KR102636466B1 - 반도체 기판 처리 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는, 제1 면, 상기 제1 면과 대향하여 상부에 배치되는 제2 면, 및 상기 제1 면과 상기 제2 면을 연결하는 제3 면에 의해 정의된 내부 공간을 갖는 챔버; 상기 내부 공간에 중앙 영역에 배치되며 반도체 기판을 이송하는 이송 장치; 상기 제2 면에 배치되며, 제1 극성 및 상기 제1 극성과 반대되는 제2 극성의 이온들을 각각 방출하여 상기 내부 공간의 파티클들을 각각 제1 및 제2 극성으로 대전하는 제1 및 제2 방전부, 상기 이송 장치의 상부에 배치되며 상기 제1 및 제2 극성의 이온들을 함께 방출하여 상기 이송 장치의 표면에 발생한 전하를 중성화하는 제3 방전부를 포함하는 이온화 장치; 및 상기 제3 면에 서로 마주보도록 배치되며, 서로 다른 극성의 전기장을 발생시켜 대전된 파티클들을 집진하는 제1 및 제2 집진부 - 상기 제1 및 제2 집진부는 각각 상기 제1 및 제2 방전부와 인접하여 배치되며, 각각 제2 및 제1 극성을 가짐-;을 포함하는 반도체 기판 처리 시스템을 제공한다.

Description

반도체 기판 처리 시스템{SEMICONDUCTOR SUBSTRATE TREATMENT SYSTEM}
본 발명은 반도체 기판 처리 시스템에 관한 것이다.
반도체 생산 설비는 클린 룸으로 관리되어 초고청정의 상태를 유지하고 있다, 그러나, 반도체 제조설비의 내부 공간에는 내부 및 외부 요인에 의해 미세 파티클들이 존재한다. 반도체 소자의 집적도가 향상되고 선폭이 미세해짐에 따라, 이러한 미세 파티클들을 제거하는 것이 중요해지고 있다.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제 중 하나는, 챔버 내부의 미세 파티클들을 효과적으로 제거할 수 있는 반도체 기판 처리 시스템을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 일 실시예는, 제1 면, 상기 제1 면과 대향하여 상부에 배치되는 제2 면, 및 상기 제1 면과 상기 제2 면을 연결하는 제3 면에 의해 정의된 내부 공간을 갖는 챔버; 상기 내부 공간에 중앙 영역에 배치되며 반도체 기판을 이송하는 이송 장치; 상기 제2 면에 배치되며, 제1 극성 및 상기 제1 극성과 반대되는 제2 극성의 이온들을 각각 방출하여 상기 내부 공간의 파티클들을 각각 제1 및 제2 극성으로 대전하는 제1 및 제2 방전부, 상기 이송 장치의 상부에 배치되며 상기 제1 및 제2 극성의 이온들을 함께 방출하여 상기 이송 장치의 표면에 발생한 전하를 중성화하는 제3 방전부를 포함하는 이온화 장치; 및 상기 제3 면에 서로 마주보도록 배치되며, 서로 다른 극성의 전기장을 발생시켜 대전된 파티클들을 집진하는 제1 및 제2 집진부 - 상기 제1 및 제2 집진부는 각각 상기 제1 및 제2 방전부와 인접하여 배치되며, 각각 제2 및 제1 극성을 가짐-;을 포함하는 반도체 기판 처리 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시예는, 하면, 상기 하면과 대향하는 상면, 상기 하면 및 상기 상면을 연결하며 서로 대향하는 제1 및 제2 측면, 상기 제1 및 제2 측면에 이웃하며 서로 대향하는 제3 및 제4 측면에 의해 정의되는 내부 공간을 가지며 반도체 기판이 이송되는 이송 경로를 제공하는 챔버; 상기 상면에 배치되며, 양이온이 방출되는 제1 영역, 음이온이 방출되는 제2 영역, 및 양이온 및 음이온이 함께 방출되는 제3 영역을 포함하는 이온화 장치 - 상기 제1 영역은 상기 제1 측면과 인접하여 배치되며 상기 제2 영역은 상기 제2 측면과 인접하여 배치됨 -; 상기 제3 영역의 하부에 배치되며 상기 반도체 기판을 이송하는 이송 장치; 및 상기 제1 및 제2 측면에 각각 배치되며, 각각 음 극성 및 양 극성을 전기장을 발생시키는 제1 및 제2 집진부;를 포함하는 반도체 기판 처리 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시예는, 제1 면, 상기 제1 면과 대향하여 상부에 배치되는 제2 면, 상기 제1 면과 제2 면 사이를 연결하는 측면들에 의해 정의된 내부 공간을 가지며, 반도체 기판의 공정을 수행하는 공정 챔버 사이에 배치되어, 상기 반도체 기판의 이송 경로를 제공하는 이송 챔버; 상기 제2 면에 배치되어 상기 내부 공간에 제1 방향의 층류(laminar flow)를 제공하는 팬 필터 유닛(fan filter unit); 및 상기 측면들 중 적어도 하나의 측면에 배치되며 상기 층류가 유입되어 상기 내부 공간의 파티클들을 집진하며 유입된 상기 층류의 유량과 동일한 유량으로 상기 제1 방향을 향해 기류를 토출하는 집진 장치;를 포함하는 반도체 기판 처리 시스템을 제공한다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 반도체 기판 처리 시스템은 챔버 내부의 미세 파티클들을 효과적으로 제거할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 기판 처리 시스템의 평면도이다.
도 2는 도 1의 기판 이송 챔버를 확대한 도면이다.
도 3은 도 2의 기판 이송 챔버를 도 2의 I방향에서 바라본 측면도이다.
도 4(a) 및 도 4(b)는 도 3의 이송 로봇의 암이 중성화되는 과정을 도시한 도면이다.
도 5는 도 3의 이온화 장치의 평면도이다.
도 6 및 도 7은 도 5의 이온화 장치의 다양한 변형예이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 기판 처리 시스템의 평면도이다.
도 9는 도 8의 기판 이송 챔버를 도 8의 II방향에서 바라본 측면도이다.
도 10은 도 9의 집진 장치를 도 9의 III방향에서 바라본 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 다음과 같이 설명한다.
도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 기판 처리 시스템에 대해 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 기판 처리 시스템의 평면도이고, 도 2는 도 1의 기판 이송 챔버를 확대한 도면이며, 도 3은 도 2의 기판 이송 챔버를 도 2의 I방향에서 바라본 측면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 기판 처리 시스템(10)은 공정 챔버(200a ~ 200c), 이송 챔버(100), 로드 락(load lock) 챔버(300), 용기(510) 및 기판 이송 장치(400)를 포함할 수 있다.
공정 챔버(200a ~ 200c)는 웨이퍼(W)와 같은 반도체 기판에 대해 소정의 공정을 수행할 수 있다. 예를 들어, 공정 챔버(200a ~ 200c)는 화학기상증착, 식각, 포토, 세정 공정 등과 같은 공정을 수행할 수 있다. 공정 챔버(200a ~ 200c)는 복수개가 배치될 수 있다.
이송 챔버(100)는, 둘레에 적어도 하나의 공정 챔버(200a ~ 200c)가 배치되며, 내부에는 웨이퍼(W)를 공정 챔버(200a ~ 200c)에 로딩(loading) 및 언로딩(unloading)하는 이송 장치로 이송 로봇(110)이 배치될 수 있다. 공정 챔버(200a ~ 200c)와 이송 챔버(100)의 사이에는 게이트 밸브(201a ~ 201c)가 배치될 수 있다.
로드 락 챔버(300)는 기판 이송 장치(400)와 이송 챔버(100)를 사이에 위치하며, 공정 진행을 위해 공정 챔버(200a ~ 200c)에 로딩되기 위한 웨이퍼(W)와, 공정이 완료된 웨이퍼(W)들이 일시적으로 머무르는 버퍼 역할을 할 수 있다. 로드 락 챔버(300)는 대기압 상태와 진공 상태를 번갈아 유지할 수 있다. 로드 락 챔버(300)와 이송 챔버(100)의 사이에는 게이트 밸브(301)가 배치될 수 있다.
용기(510)는 내부 공간에 복수의 웨이퍼(W)를 적재할 수 있으며, 외부의 공기가 상기 용기(510) 내부로 유입되지 않도록 도어를 가지는 밀폐형 용기일 수 있다. 예컨대, 풉(front opening unified pod, FOUP)이 용기로 사용될 수 있다. 용기(510)는 기판 이송 장치(400)의 로드 포트(500)에 배치되어, 제2 도어(410b)를 통해 기판 이송 장치(400)와 연결될 수 있다.
도 1 및 도 2을 참조하면, 기판 이송 장치(400)는 용기(510)와 로드 락 챔버(300)의 사이에 배치되어, 용기(510)에 적재된 웨이퍼(W)를 로드 락 챔버(300)로 이송하고, 로드 락 챔버(300)에서 대기 중인 웨이퍼(W)를 용기(510)에 적재할 수 있다.
기판 이송 장치(400)는 챔버(401)를 포함할 수 있으며, 챔버(401)의 외벽에 의해 정의되는 내부 공간(402)에 웨이퍼(W)를 이동시키기 위한 이송 로봇(410)이 배치될 수 있다. 기판 이송 장치(400)는 제1 도어(410a)를 통해 로드 락 챔버(300)에 결합될 수 있으며, 제2 도어(410b)를 통해 용기(510)와 결합할 수 있다. 제1 및 제2 도어(410a, 410b)는 게이트 밸브일 수 있다. 기판 이송 장치(400)는 이에프이엠(equipment front end module, EFEM)일 수 있다.
일 실시예의 기판 이송 장치(400)는 이온화 장치(430)와 제1 및 제2 집진부(420a, 420b)를 포함하여, 내부 공간(402)의 파티클들(particles)을 제거하는 집진기 및, 이송 로봇(410)에 정전기가 축적되어 웨이퍼(W)에 이에스디(electrostatic discharge, ESD)가 발생하는 것을 방지하는 이오나이저(ionizer)로 동작할 수 있다. 이와 관련하여 후술한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 기판 이송 장치(400)는 상면(401b), 하면(401a) 및 측면들을 갖는 챔버(401)에 의해 정의되는 내부 공간(402)을 가질 수 있다. 일 실시예의 경우, 상면(401b) 및 하면(401a)은 사각형의 형상을 가질 수 있으며, 측면들은 상면(401b) 및 하면(401a)의 모서리에 각각 접하는 제1 내지 제4 측면(401c ~ 401f)을 포함할 수 있다.
제1 측면(401c) 및 제2 측면(401d)은 서로 마주보도록 배치될 수 있으며, 제1 측면(401c) 및 제2 측면(401d)에는 각각 제1 도어(410a)와 제2 도어(410b)가 배치될 수 있다. 제1 도어(410a)는 로드 락 챔버(300)와 연결되는 통로를 제공하고, 제2 도어(410b)는 용기(510)와 연결되는 통로를 제공할 수 있다. 또한, 제3 측면(401e) 및 제4 측면(401f)은 서로 마주보도록 배치될 수 있으며, 제1 측면(401c) 및 제2 측면(401d)과 인접하여 배치될 수 있다.
내부 공간(402)에는 웨이퍼(W)를 이동시키기 위한 이송 로봇(410)이 배치될 수 있다. 이송 로봇(410)은 다단의 아암(arm)(411)을 가질 수 있으며, 아암(411)의 일 단부에는 웨이퍼(W)가 안착되는 아암 스푼(arm spoon)(412)이 배치될 수 있다. 아암 스푼(412)은 고온과 같은 설비 공정 환경에 대응하기 위해 부도체로 이루어질 수 있다. 아암(411)의 타 단부에는 아암(411)을 구동하기 위한 구동부(413)가 배치될 수 있다. 이송 로봇(410)은 제2 도어(410b)가 개방되면 용기(510)에 적재된 웨이퍼(W) 중 공정 처리가 필요한 웨이퍼(W)를 선택하여 아암 스푼(412) 상에 적재하고, 제1 도어(410a)가 개방되면 적재된 웨이퍼(W)를 로드 락 챔버(300)로 이송할 수 있다. 또한, 이송 로봇(410)은 공정 챔버(200a ~ 200c)에서 공정이 완료된 웨이퍼(W)를 로드 락 챔버(300)를 통해 전달 받아 용기(510)에 적재할 수 있다. 아암 스푼(412)은 웨이퍼(W)를 이송하지 않은 휴지 상태에서는 이온화 장치(430)의 제3 영역(430c)과 평행하게 배치되어 제3 영역(430c)에서 방출되는 양이온 및 음이온에 의해 정전기가 제거될 수 있다. 이에 관해서는 후술한다. 다만, 이송 로봇(410)의 구조는 이에 한정하는 것은 아니며, 기판 이송 장치(400)에는 이송 로봇(410) 대신 다른 이송 장치가 사용될 수도 있다.
챔버(401)의 상면(401b)에는 이온을 방출하는 이온화 장치(430)가 배치될 수 있다. 이온화 장치(430)는 챔버(401)의 상면(401b)을 전체적으로 덮도록 배치될 수 있으며, 하면에는 코로나 방전(corona discharge)을 유도하는 첨점을 포함하는 복수의 전극들(431)이 배치될 수 있다. 복수의 전극들(431)에는 DC 전원, AC 전원, 및 Pulsed DC 전원이 접속되어, 복수의 전극들(431)에 다양한 형태의 전원을 인가할 수 있다. 복수의 전극들(431)은 소정의 간격으로 이격되어 배치될 수 있다. 이온화 장치(430)는 방출되는 이온들의 극성에 따라 구분된 제1 내지 제3 영역(430a ~ 430c)을 가질 수 있다. 제1 내지 제3 영역(430a ~ 430c)은 각각 제1 내지 제2 방전부로 이해될 수 있다. 제1 및 제2 영역(430a, 430b)은 제3 영역(430c)의 양측에 배치될 수 있으며, 제3 영역(430c)은 이송 로봇(410)의 상부에 배치될 수 있다.
제1 및 제2 영역(430a, 430b)은 각각 양이온 및 음이온 중 한 종류의 이온들만 방출되는 영역이며, 제3 영역(430c)은 양이온과 음이온이 함께 방출되는 영역이다. 일 실시예의 경우, 제1 영역(430a)은 음이온을 방출할 수 있으며, 제2 영역(430b)은 양이온을 방출할 수 있으며, 제3 영역(430c)은 양이온과 음이온이 함께 방출하도록 구성될 수 있다. 다만, 이에 한정하는 것은 아니며, 제1 영역(430a)에서 양이온이 방출되고, 제2 영역(430b)에서 음이온이 방출되도록 변형하는 것도 가능하다. 또한, 제1 영역(430a)과 제2 영역(430b)은 양이온과 음이온이 시간에 따라 교번되어 방출되되, 제1 영역(430a)과 제2 영역(430b)에서 방출되는 이온의 극성은 서로 다르도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 영역(430a)은 시간에 따라 양이온, 음이온, 양이온...의 순서로 이온이 방출될 수 있으며, 제2 영역(430b)은 시간에 따라 음이온, 양이온, 음이온...의 순서로 이온이 방출될 수 있다.
도 5는 이온화 장치(430)를 상부에서 바라본 도면으로, + 및 - 는 각각 (+) 극성을 갖는 전극과 (-)극성을 갖는 전극이 배치된 위치를 의미한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 이온화 장치(430)의 제1 및 제2 영역(430a, 430b)은 제3 영역(430c)의 양 측에 배치될 수 있다. 또한, 제1 영역(430a)은 (-)극성의 전극이 배치되고 제2 영역(430b)은 (+)극성의 전극이 배치되고, 제3 영역(430c)은 (-)극성의 전극과 (+)극성의 전극이 각각 열(L1 ~ L4)을 이루어 배치되되, (-)극성의 전극과 (+)극성의 전극이 열 방향으로 교호 배치될 수 있다. 제3 영역(430c)의 (-)극성의 전극과 (+)극성의 전극은 동일한 개수로 배치되어, 제3 영역(430c)의 하부로 방출되는 음이온과 양이온의 양이 실질적으로 동일하도록 할 수 있다.
도 6 및 도 7은 제3 영역의 (-)극성의 전극과 (+)극성의 전극의 배치를 변형한 예이다.
도 6의 이온화 장치(1400)는, 제1 영역(1430a)과 제2 영역(1430b)의 전극 배치는 앞서 설명한 일 실시예와 동일하나, 제3 영역(1430c)은 (-)극성의 전극과 (+)극성의 전극이 행 방향으로 구분된 두 개의 영역(A1, A2)에 배치된 점에서 차이가 있다.
도 7의 이온화 장치(2400)는, 제1 영역(2430a)과 제2 영역(2430b)의 전극 배치는 앞서 설명한 일 실시예와 동일하나, 제3 영역(2430c)은 (-)극성의 전극과 (+)극성의 전극이 각각 행 방향 및 열 방향으로 교호 배치된 점에서 차이가 있다.
제1 및 제2 영역(430a, 430b)은 일 극성의 이온들을 방출하여 파티클들을 대전하여, 제1 및 제2 집진부(420a, 420b)를 통해 대전된 파티클들을 제거하게 할 수 있으며, 제3 영역(430c)은 이송 로봇(410)의 표면에 대전된 정전기를 제거하여 중성화 할 수 있다. 이에 대하여 자세하게 설명한다.
기판 이송 장치(400)의 내부 공간(402)에는 제1 및 제2 도어(410a, 410b)가 개폐되는 과정 및 이송 로봇(410)이 웨이퍼(W)를 이송하는 과정에서 많은 파티클들이 형성될 수 있으며, 외벽의 틈새를 통해 외부의 파티클들이 유입될 수 있다. 이러한 파티클들이 웨이퍼에 부착될 경우, 해당 부분에서는 반도체 공정이 정상적으로 수행되지 못하여, 불량 칩(chip)이 생산되는 문제가 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해서는, 부착된 파티클들을 세정하기 위한 공정이 추가적으로 필요할 수 있다. 일반적으로 파티클들은 기류의 영향을 받아 이동하므로, 기류의 방향을 조절하여 제거할 수 있다. 또한, 파티클들은 중력의 영향을 받아 챔버(401)의 하면(401a)에 쌓이게 되므로, 챔버(401)의 하면(401a)을 세척하여 제거할 수도 있다. 그러나, 크기가 마이크로미터(μm) 미만인 미세 파티클들의 경우, 브라운 운동(Brownian motion)의 영향을 받아 기류와 중력에 무관하게 불규칙하게 움직이는 경향이 강하다. 따라서, 기류의 방향을 조절하거나 챔버(401)의 하면(401a)을 클리닝 하는 기존의 방법으로는 미세 파티클들을 효과적으로 제거할 수 없다. 일 실시예의 기판 이송 장치(400)는 이러한 미세 파티클들에 이온들을 방출하여 대전시키고, 제1 및 제2 집진부(420a, 420b)에 대전된 극성의 반대 극성의 전기장을 인가하여 대전된 파티클들을 포집할 수 있다.
또한, 기판 이송 장치(400)의 내부 공간(402)에서 웨이퍼(W)를 이송하는 이송 로봇(410)이나 주변 환경이 정전기에 의해 대전될 경우, 정전기에 의해 이송되는 웨이퍼(W)에 이에스디(electrostatic discharge, ESD)가 발생할 수 있다. 또한, 정전기 대전에 의한 웨이퍼(W)에 파티클들이 흡착되가나, 기구물에 웨이퍼(W)가 흡착(sticking) 등의 원치 않는 문제가 발생될 수 있다. 특히, 웨이퍼(W)가 안착되는 아암 스푼(412)이 대전될 경우에는, 이에스디에 의해 웨이퍼(W)가 손상될 수 있다.
도 4(a) 및 도 4(b)를 참조하여, 이에 대하여 설명한다. 도 4(a)는 아암 스푼(412)의 표면(412a)이 (-)전하로 대전된 경우, (+)극성의 이온들은 인력(F1)을 받아, 아암 스푼(412)의 표면(412a)으로 이동하며, (-)극성의 이온들은 아암 스푼(412)의 표면(412a)의 (-)전하에 의해 척력(F2)을 받아, 아암 스푼(412)의 표면(412a)에서 멀어지는 방향으로 이동하게 된다. 따라서, 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 아암 스푼(412)의 표면(412a)은 (-)전하와 (+)전하가 결합하여, 중성화가 이루어지게 된다. 반대 극성을 가지는 경우 반대의 현상으로 중성화가 이루어진다. 일 실시예는 아암 스푼(412)이 중성화되는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 내부 공간(402)에 배치된 다양한 부도체들을 중성화하는 데에 활용될 수 있다.
따라서, 일 실시예의 기판 이송 장치(400)는 내부 공간(402)의 파티클들(particles)을 제거하는 집진기로 동작할 수 있다. 또한, 일 실시예의 기판 이송 장치(400)는 이송 로봇(410)에 정전기가 축적되어 웨이퍼(W)에 이에스디(electrostatic discharge, ESD) 또는 기타 정전기성 문제가 발생되는 것을 방지하는 이오나이저로 동작할 수 있는 것이다.
챔버(401)의 제1 및 제2 측면(401c, 401d)에는 대전된 파티클들(PC1, PC2)을 포집하기 위한 제1 및 제2 집진부(420a, 420b)가 각각 배치될 수 있다. 제1 및 제2 집진부(420a, 420b)는 각각 이온화 장치(430)의 제1 및 제2 영역(430a, 430b)의 하부에 배치될 수 있으며, 각각 제1 및 제2 영역(430a, 430b)에서 방출되는 이온들의 극성과는 다른 극성의 전기장을 발생시킬 수 있다. 즉, 제1 및 제2 집진부(420a, 420b)는 각각 제1 및 제2 영역(430a, 430b)과 인접하여 배치되어, 제1 및 제2 영역(430a, 430b)에서 방출된 이온들에 의해 대전된 파티클들이 각각의 극성에 따라, 제1 및 제2 집진부(420a, 420b)에서 방출되는 제1 및 제2 전기장(E1, E2)에 의해 인력을 받게 된다. 이 결과, 도 3에 도시된 바와 같이, (-)극성으로 대전된 제1 파티클(PC1)은 제1 집진부(420a)로 이동하며, (+)극성으로 대전된 제2 파티클(PC2)은 제2 집진부(420b)로 이동하게 되어 포집된다. 실시예에 따라서는, 제1 및 제2 집진부(420a, 420b)의 전면에 파티클 포집층(450)이 배치될 수 있다. 파티클 포집층(450)은 제1 및 제2 집진부(420a, 420b)의 오염을 방지하고, 파티클들이 부착되는 경우에 이를 견고하게 유지하기 위한 것이다.
파티클 포집층(450)은 망상구조를 이루도록 서로 교차하여 배열된 복수의 나노와이어(nanowire) 또는 복수의 나노튜브(nanotube)를 포함하는 다공성 박막으로 이루어질 수 있다. 따라서, 파티클 포집층(450)에 부착된 파티클들은 파티클 포집층(450)의 표면에 부착된 상태로 유지될 수 있다.
도 8 내지 도 10을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 기판 처리 시스템에 대해 설명한다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 기판 처리 시스템의 평면도이고, 도 9는 도 8의 기판 이송 챔버를 도 8의 II방향에서 바라본 측면도이며, 도 10은 도 9의 집진 장치를 도 9의 III방향에서 바라본 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 기판 처리 시스템(20)은 공정 챔버(700a ~ 700d), 이송 챔버(600), 이송 로봇(810), 용기(910), 로드 포트(900) 및 기판 이송 장치(800)를 포함할 수 있다. 공정 챔버(700a ~ 700d), 이송 챔버(600), 이송 로봇(810), 용기(910), 로드 포트(900) 및 기판 이송 장치(800)는 앞서 설명한 일 실시예와 동일한 구성이므로, 중복되는 설명은 생략하며, 차이점을 위주로 설명한다. 일 실시예의 경우, 집진 장치(630)가 이송 챔버(600)에 적용된 경우를 예로 설명하였으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 다양한 종류의 챔버에 적용될 수 있다.
이송 챔버(600)는, 둘레에 적어도 하나의 공정 챔버(700a ~ 700d)가 배치되며, 내부 공간(602)에는 웨이퍼(W)를 공정 챔버(700a ~ 700d)에 로딩(loading) 및 언로딩(unloading)하는 이송 장치로 이송 로봇(610)이 배치될 수 있다. 이송 로봇(610)은 레일(611) 상에서 이송 챔버(600)를 이동할 수 있다. 공정 챔버(700a ~ 700d)와 이송 챔버(600)의 사이에는 게이트 밸브(701a ~ 701d)가 배치될 수 있으며, 기판 이송 장치(800)와 이송 챔버(600)의 사이에도 게이트 밸브(620)가 배치될 수 있다. 또한, 기판 이송 장치(800)와 로드 포트(900)의 사이에도 게이트 밸브(920)가 배치될 수 있다.
도 9를 참조하면, 이송 챔버(600)의 상면(601b)에는 하면(601a)을 향해 흐르는 층류(laminar flow)(LF)를 제공하는 팬 필터 유닛(fan filter unit)(640)가 배치될 수 있다. 팬 필터 유닛(640)에 의해 공급되는 층류(LF)는 챔버(401)의 상면(401b)에서 하면(401a)까지 유선(有線)이 서로 교차되지 않고 일 방향으로 층을 이루며 규칙적으로 흘러가는 흐름을 가진다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 이송 챔버(600)의 일 측벽(601d)에는 집진 장치(630)가 배치될 수 있다. 일 측벽(601d)과 마주보는 타 측벽(601c)에는 게이트 밸브(620)가 배치될 수 있다. 집진 장치(630)는 층류(LF)의 흐름의 변화를 최대한 억제하면서도 파티클들의 제거가 가능하도록, 폭(WD)은 넓으며 두께(T)는 작은 외형을 가질 수 있다. 이러한 외형으로 인해, 파티클들의 제거가 측벽 부근의 층류(LF)에 집중될 수 있으나, 미세 파티클들은 브라운 운동의 영향을 받아 불규칙하게 움직이므로, 집진 장치(630)를 가동함에 따라 내부 공간에 있는 미세 파티클들의 전체 양이 감소될 수 있다. 일 실시예와, 집진 장치가 설치되지 않은 비교예의 웨이퍼 당 미세 파티클들의 개수를 조사한 결과, 비교예는 웨이퍼 당 1.9개의 파티클들이 검출된 반면에, 일 실시예는 웨이퍼 당 0.8개의 파티클이 검출된 것으로 조사되었다. 따라서, 미세 파티클의 양이 68% 감소하는 효과가 있는 것을 확인되었다.
도 10을 참조하면, 집진 장치(630)는 층류 유입부(631), 이온 방출부(632), 집진부(633), 기류 토출부(634) 및 제어부(650)를 포함할 수 있으며, 층류 유입부(631), 이온 방출부(632), 집진부(633) 및 기류 토출부(634)는 층류의 방향을 따라 배치될 수 있다.
층류 유입부(631)는 층류가 유입되는 부분으로, 층류와 함께 내부 공간을 불규칙하게 움직이는 미세 파티클들(PC3, PC4)이 유입될 수 있다. 미세 파티클들(PC3, PC4)은 층류의 흐름에 영향을 받지 않으며, 불규칙하게 움직이므로, 소정의 확률로 층류 유입부(631)에 유입될 수 있다.
층류 유입부(631)의 내부에 제1 유량 센서(S1)가 배치될 수 있다. 제1 유량 센서(S1)는 유입되는 층류의 유량값을 검출하기 위한 것으로, 한 개가 배치될 수 있으나, 실시예에 따라서는 도 6에 도시된 바와 같이, 복수개가 폭(WD) 방향으로 따라 배치될 수 있다. 따라서 층류 유입부(631)의 각 영역으로 유입되는 층류(LF1 ~ LF4)의 유량값을 각각 측정할 수 있다. 측정된 유량값은 제어부(650)로 전송될 수 있으며, 제어부(650)는 전송된 유량값을 참조하여, 기류 토출부(634)에서 송풍되는 기류의 유량을 조절할 수 있다. 실시예에 따라서는 층류 유입부(631)는 유입된 파티클들을 흡착하기 위한 전처리 필터(pre-filter)를 더 포함할 수 있다.
이온 방출부(632)는 층류 유입부(631)의 하부에 배치되며, 유입된 층류에 제1 극성의 이온들을 방출하여, 층유와 함께 유입된 파티클들(PC3, PC4)을 상기 제1 극성으로 대전시킬 수 있다.
집진부(633)는 이온 방출부(632)의 하부에 배치되며, 대전된 파티클들이 띠는 제1 극성과 반대되는 제2 극성의 전기장을 발생시켜 대전된 파티클들을 집진할 수 있다.
기류 토출부(634)는 집진부(633)의 하부에 배치되며, 팬(fan)(FN) 및 제2 유량 센서(S2)를 포함하여, 층류 유입부(631)로 유입된 층류의 유량과 동일한 유량의 기류(FD)를 생성하여 층류(LF)와 동일한 방향으로 송풍할 수 있다. 제2 유량 센서(S2)는 기류 토출부(634)에 한 개가 배치될 수 있으나, 실시예에 따라서는, 제1 유량 센서(S1)와 유사하게 복수개가 폭(WD) 방향으로 따라 배치될 수 있다. 따라서, 층류 유입부(631)의 각 영역으로 유입되는 층류(LF1 ~ LF4)의 유량값들과 같은 유속의 기류(FD1 ~ FD4)를 토출할 수 있다.
제어부(650)는 제1 유량 센서(S1)에서 측정된 유량값을 참조하여, 기류 토출부(634)에서 동일한 유량의 기류가 형성되도록 팬(FN)의 회전 속도를 제어 할 수 있다. 실시예에 따라서는, 기류 토출부(634)는 집진부(633)에서 집진되지 않은 파티클들을 흡착하기 위한 헤파 필터(HEPA filter) 또는 울파 필터(ULPA filter)를 더 포함할 수 있다.
이와 같은 구조를 가진 본 발명의 일 실시예에 의한 집진 장치(630)는 이송 챔버(600)의 내부 공간(602)을 흐르는 층류의 방향을 유지하면서도 미세 파티클들을 집진할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
10: 반도체 기판 처리 시스템
100: 이송 챔버
110: 이송 로봇
200a, 200b, 200c: 공정 챔버
300: 로드 락 챔버
400: 기판 이송 장치
500: 로드 포트

Claims (20)

  1. 제1 면, 상기 제1 면과 대향하여 상부에 배치되는 제2 면, 및 상기 제1 면과 상기 제2 면을 연결하는 제3 면에 의해 정의된 내부 공간을 갖는 챔버;
    상기 내부 공간에 중앙 영역에 배치되며 반도체 기판을 이송하는 이송 장치;
    상기 제2 면에 배치되며, 제1 극성 및 상기 제1 극성과 반대되는 제2 극성의 이온들을 각각 방출하여 상기 내부 공간의 파티클들을 각각 제1 및 제2 극성으로 대전하는 제1 및 제2 방전부, 상기 이송 장치의 상부에 배치되며 상기 제1 및 제2 극성의 이온들을 함께 방출하여 상기 이송 장치의 표면에 발생한 전하를 중성화하는 제3 방전부를 포함하는 이온화 장치; 및
    상기 제3 면에 서로 마주보도록 배치되며, 서로 다른 극성의 전기장을 발생시켜 대전된 파티클들을 집진하는 제1 및 제2 집진부 - 상기 제1 및 제2 집진부는 각각 상기 제1 및 제2 방전부와 인접하여 배치되며, 각각 제2 및 제1 극성을 가짐 -;을 포함하는 반도체 기판 처리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 방전부는 서로 나란하게 배치되고, 상기 제3 방전부는 상기 제1 및 제2 방전부의 사이에 배치되는 반도체 기판 처리 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 방전부는 방전을 유도하는 첨점을 포함하는 적어도 하나의 전극을 포함하는 반도체 기판 처리 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제3 방전부는 복수의 전극들을 포함하며, 상기 복수의 전극들은 상기 제1 극성의 이온들을 방출하는 전극들과 상기 제2 극성의 이온들을 방출하는 전극들의 수가 동일한 반도체 기판 처리 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제3 방전부는 상기 제1 극성의 이온들을 방출하는 전극들이 배치된 제1 영역과 제2 극성의 이온을 방출하는 전극들이 배치된 제2 영역을 포함하는 반도체 기판 처리 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 영역과 상기 제2 영역은 상기 제2 면에 대하여 나란하게 서로 교호 배치되는 반도체 기판 처리 시스템.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 방전부는 복수의 전극들을 포함하며, 상기 복수의 전극들은 소정의 간격으로 서로 이격되어 배치되는 반도체 기판 처리 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 이송 장치는,
    다단의 아암; 및
    상기 아암의 일단에 배치되어 상기 반도체 기판을 지지하며, 부도체로 이루어진 아암 스푼;을 포함하는 반도체 기판 처리 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 아암 스푼은 상기 제3 방전부의 하부에 평행하게 배치되는 반도체 기판 처리 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 이온화 장치는 상기 제2 면에 대응되는 면적을 갖는 반도체 기판 처리 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제2 면에 배치되며 상기 제1 면을 향해 제1 방향의 층류(laminar flow)를 제공하는 팬 필터 유닛(fan filter unit)을 더 포함하는 반도체 기판 처리 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 집진부는 상기 대전된 파티클들이 부착되는 파티클 포집층을 더 포함하는 반도체 기판 처리 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 파티클 포집층은,
    망상구조를 이루도록 서로 교차하여 배열된 복수의 나노와이어(nanowire) 또는 복수의 나노튜브(nanotube)를 포함하는 다공성 박막으로 이루어진 반도체 기판 처리 시스템.
  14. 하면, 상기 하면과 대향하는 상면, 상기 하면 및 상기 상면을 연결하며 서로 대향하는 제1 및 제2 측면, 상기 제1 및 제2 측면에 이웃하며 서로 대향하는 제3 및 제4 측면에 의해 정의되는 내부 공간을 가지며 반도체 기판이 이송되는 이송 경로를 제공하는 챔버;
    상기 상면에 배치되며, 양이온이 방출되는 제1 영역, 음이온이 방출되는 제2 영역, 및 양이온 및 음이온이 함께 방출되는 제3 영역을 포함하는 이온화 장치 - 상기 제1 영역은 상기 제1 측면과 인접하여 배치되며 상기 제2 영역은 상기 제2 측면과 인접하여 배치됨 -;
    상기 제3 영역의 하부에 배치되며 상기 반도체 기판을 이송하는 이송 장치; 및
    상기 제1 및 제2 측면에 각각 배치되며, 각각 음 극성 및 양 극성 전기장을 발생시키는 제1 및 제2 집진부;를 포함하는 반도체 기판 처리 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 이온화 장치는,
    상기 제1 내지 제3 영역에 각각 방전을 유도하는 첨점을 포함하는 적어도 하나의 전극이 하면을 향하여 배치되는 반도체 기판 처리 시스템
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제3 및 제4 측면에는 상기 이송 장치를 통해 상기 반도체 기판이 투입 또는 인출되는 제1 및 제2 도어가 배치되며,
    상기 이송 경로는 상기 제1 및 제2 도어를 연결하도록 배치되고,
    상기 제3 영역은 상기 제1 및 제2 도어를 연결하는 경로 상에 배치되며, 상기 제1 및 제2 영역은 상기 제3 영역의 양 측에 배치되는 반도체 기판 처리 시스템.
  17. 제1 면, 상기 제1 면과 대향하여 상부에 배치되는 제2 면, 상기 제1 면과 제2 면 사이를 연결하는 측면들에 의해 정의된 내부 공간을 가지며, 반도체 기판의 공정을 수행하는 공정 챔버 사이에 배치되어, 상기 반도체 기판의 이송 경로를 제공하는 이송 챔버;
    상기 제2 면에 배치되어 상기 내부 공간에 제1 방향의 층류(laminar flow)를 제공하는 팬 필터 유닛(fan filter unit); 및
    상기 측면들 중 적어도 하나의 측면에 배치되며 상기 층류가 유입되어 상기 내부 공간의 파티클들을 집진하며 유입된 상기 층류의 유량과 동일한 유량으로 상기 제1 방향을 향해 기류를 토출하는 집진 장치;를 포함하는 반도체 기판 처리 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 집진 장치는,
    유입되는 층류의 유량값을 검출하는 제1 유량 센서를 포함하는 층류 유입부;
    상기 층류 유입부의 하부에 배치되며, 상기 층류에 제1 극성의 이온들을 방출하여 유입된 파티클들을 상기 제1 극성으로 대전하는 이온 방출부;
    상기 이온 방출부의 하부에 배치되며, 상기 제1 극성과 반대되는 제2 극성의 전기장을 발생시켜 대전된 파티클들을 집진하는 집진부;
    상기 집진부의 하부에 배치되며, 제2 유량 센서 및 팬(fan)을 포함하며 상기 집진부를 통과한 기류를 토출하는 기류 토출부; 및
    상기 유량값과 동일한 유량이 되도록 상기 팬의 회전 속도를 제어하여 상기 유량값에 대응는 유량의 기류가 상기 기류 토출부로부터 토출되도록 제어하는 제어부;를 포함하는 반도체 기판 처리 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 층류 유입부, 상기 이온 방출부, 상기 집진부 및 상기 기류 토출부는 상기 제1 방향으로 순차적으로 배치되는 반도체 기판 처리 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 층류 유입부는 전처리 필터(pre-filter)를 더 포함하며,
    상기 기류 토출부는 헤파 필터(HEPA filter) 또는 울파 필터(ULPA filter)를 더 포함하는 반도체 기판 처리 시스템.
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